電壓測量儀器的制造方法
【專利摘要】一種用于直流電壓測量的電壓測量儀器，它的第一步進盤由23只10Ω電阻構成測量盤，第二步進盤各由10只0.1Ω電阻構成的測量盤與代換盤組成，第三、第四、五步進盤的各個觸點與第二步進盤中測量盤上的對應觸點連接，使第三、第四、五步進盤步進盤都不需電阻，使電壓測量儀器內部引線電阻上總電壓降幾乎為零，電壓測量儀器測量時能夠忽略零電勢及熱電勢影響。
【專利說明】電壓測量儀器
【技術領域】
[0001]本發明涉及對直流電壓進行測量的儀器。
【背景技術】
[0002]當前對于有五個步進盤的電壓測量儀器，在五個步進盤之間的連接上，中間盤普 遍采用開關切換，這樣就產生接觸電阻的變差，給分辨率帶來限制。為了克服該問題，一般 采用大電刷以增大接觸面積，并采用銀-銅復合材料；申請號200810121910. X公開了有五 個步進盤的電壓測量儀器解決開關接觸電阻變差的新方法，它的五個步進盤都由測量盤及 代換盤組成，不含輔助盤，每個測量盤及代換盤上都有電阻，它的五個步進盤上的測量盤與 代換盤在電路中組成了橋式線路，它最大的毛病在于誤差不獨立，一旦測量盤某點示值超 差，就無法確定是哪只電阻超差引起的，這對鑒定與維修帶來不便。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是設計一種有五個步進盤的電壓測量儀器，它不采用橋式線路，誤 差可以獨立，且后三個步進盤只有測量盤，測量盤上沒有電阻，這可以降低成本，減小儀器 體積。
[0004]本發明的技術方案這樣采取：從電壓測量儀器外接3V工作電源E的正極端鈕經過 60 Q電阻由21只3Q電阻構成的可調電阻RP1、調節范圍在0?3.2Q之間的可調電阻 RP2、調節范圍在0?0. 15Q之間的可調電阻RP3，再經過五個步進盤回到電壓測量儀器外接 3V工作電源E的負極端鈕組成電壓測量儀器工作回路；從外接飽和標準電池En的正極端鈕 經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K到1018 Q調定電阻R8，再經過由20 只0. 05 Q電阻構成溫度補償盤W到外接飽和標準電池En的負極端鈕組成電壓測量儀器標 準回路；用于連接被測量“Ux”的兩個端鈕，正極端鈕經過五個測量盤后，再經過兩個常閉觸 點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K到負極端鈕組成電壓測量儀器補償回路；其特征在 于第一步進盤有測量盤I，它有0、1、2、……23共24個檔位，上面有23只10 Q電阻，除第 0、第1觸點外，其余各檔觸點間連接10Q電阻一只，第二步進盤各由10只0.1 Q電阻構成 的測量盤II與代換盤II'組成，第三步進盤的測量盤III，第四步進盤的測量盤IV、第五步 進盤的測量盤V上的各個觸點與第二步進盤中測量盤II上的對應觸點連接，溫度補償盤W 由20只0. 05 Q電阻構成；可調電阻RP3的低電位一端為電路節點D，節點D分成兩路，一路 經過760 Q電阻R2連接第一個步進盤的測量盤I上第23觸點，測量盤I上第1觸點經過一 只10 Q電阻后與第二步進盤中測量盤II的第0觸點連接點為電路節點A，測量盤I上第0 觸點也與節點A連接；另一路經過10 Q電阻凡后連接電路節點A，測量盤V的金屬接觸環 經過1000KQ電阻R3、測量盤IV的金屬接觸環經100KQ電阻R4、測量盤III的金屬接觸環 經過10KQ電阻R5都連接于電路節點B，代換盤II'的第10觸點經過999 Q電阻R6與電 路節點B連接，電路節點A經過112. 4986 Q電阻R7連接電路節點B，節點B分成兩路：一路 經過1018Q調定電阻&再經過溫度補償盤W的20只0.05 Q電阻到電路節點C，另一路經過113.2222 Ω電阻R9與電路節點C連接，節點C連接電壓測量儀器工作電源負極；用于連接被測量“Ux”的兩個測量端鈕，正極端鈕與測量盤I的金屬接觸環連接，負極端鈕經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K后與測量盤II的第10觸點連接。
[0005]通過以上技術方案，第一、第三、第四、第五步進盤都沒有代換盤，且第三、第四、第五步進盤的測量盤上都沒有電阻，五個步進盤誤差獨立，后四個步進盤相同步進誤差一致，這給調試與維修帶來方便；也使電壓測量儀器結構簡單，體積縮小，從而降低了生產成本；當電壓測量儀器五個測量盤置“O”時，電壓測量儀器的內部線路總電勢是A點電位，一點電位為“0”，所以本電壓測量儀器的零電勢很小，后四個步進盤各個支路幾個μ V的熱電勢都串聯在IV電壓降上，因此熱電勢影響可以忽略。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]附圖是本發明原理電路。
[0007]在圖1中，第一步進盤測量盤I上23 X 10 Ω，的表示測量盤I由23只10 Ω電阻組成，同理,可調電阻Rpi上21X3 Ω的表示可調電阻Rpi由21只3Ω電阻構成。
[0008]在圖1中，步進盤及溫度補償盤上粗黑線條表示金屬接觸環，空心小圓圈表示金屬觸點，雙向箭頭表示金屬電刷。
【具體實施方式】
[0009]圖1中，在第二步進盤里測量盤II與代換盤ΙI'每個步進的電阻值相同，都是
0.1 Ω，測量盤II在電路中每步進增加的電阻等于代換盤ΙI'每步進減少的電阻，所以第二步進盤各個步進在節點Α、B間阻值不變。
[0010]電壓測量儀器標準工作電流設計成10mA，工作電流在節點D分成兩路，一路經過760 Ω電阻R2及第一個步進盤的測量盤I上的電阻共990 Ω，另一路經過電阻R1為10 Ω，所以，流過測量盤I電阻上的電流是0.1mA流過電阻札上的電流為9.9mA，電壓測量儀器IOmA工作電流經過節點A后分成五路:一路經過測量盤III，一路經過測量盤IV，一路經過測量盤V，另一路經過第二步進盤，再一路經過112.4986 Ω電阻R7,五路電流匯合于節點B。除經過電阻R7支路外，節點A、節點B之間各支路電阻比:測量盤V:測量盤IV:測量盤III:第二步進盤= 1000: 100: 10: 1，所以，除流過電阻R7支路外，流過節點A、節點B之間各支路電流比為:測量盤V:測量盤IV:測量盤II1:第二步進盤=I: 10: 100: 1000，除電阻R7支路外，節點A、節點B之間電阻是1000K Ω/1111，讓流過測量盤V、測量盤IV、測量盤III與第二步進盤的總電流是1.111mA，流過電阻R7的電流為8.889mA，則8.889mAX R7=1000K Ω/1111 X 1.1llmA,電阻R7 = 112.4986 Ω。電壓測量儀器IOmA工作電流經過電阻&分流，使得流過測量盤V電流為0.001mA，測量盤IV電流為0.01mA，第三步進盤電流為0.1mA,第二步進盤電流為ImA ；
[0011]各個步進盤置不同示值時節點A與節點B之間阻值是變化的，節點A與節點B之間阻值用電阻Rab表示，各步進盤電阻變量為X，
[0012]則I/Rab I/ (1000K Ω +X) +1/ (100K Ω +X) +1/ (10K Ω +X) +1/999 Ω +8889/1000K Ω
[0013]兩邊求導:(1/Rab)' = {I / (1000000+X) +1/ (100000+X) +1/(10000+X)+1/999+8889/1000000}'[0014]-Rab' /Rab2 = {-1/(1000000+X) 2-l/(100000+X) 2-l/(10000+X) 2+0+0}
[0015]Rab' = {I/ (1000000+X) 2+l/ (100000+X) 2+l/ (10000+X)2} Rab2
[0016]Rab的導數是正值，所以各步進盤電阻變量增大時，節點A與節點B之間總阻值Rab是增大的。各個步進盤置“O”示值時節點A與節點B之間阻值最小，這時節點A、B之間阻值為100 Ω，各個步進盤置“10”示值時節點A與節點B之間阻值Rab最大，這時節點A、B之間阻值Rab為100.002 Ω，
[0017]比最小阻值大了十萬分之二，因此當電壓測量儀器精度不高于萬分之二時，不管各個步進盤置何示值時節點A、B之間阻值變化都可以忽略。
[0018]當工作電流標準化后，第I測量盤擲Ii1，第II測量盤擲112，第III測量盤擲％，第IV測量盤擲n4，第V測量盤擲n5，開關K擲向左邊，這時位于測量的兩個端鈕間電壓為:
[0019]Ux = 0.1 X IOn1+! X 0.1η2+0.1X0.1η3+0.01X0.1η4+0.001 X 0.1n5 (mv)
[0020]= rii+0.ln2+0.01n3+0.001n4+0.0OOln5 (mv)
[0021]飽和標準電池En電動勢約為1.0186V，溫度每增加I°C，輸出電壓約減小40 μ V，從1018 Ω調定電阻R8,再加上20只0.05 Ω電阻構成溫度補償盤W總阻是1019 Ω，電阻R2的阻值1019Ω的1/9，因 此流過電阻民的電流是9mA，流過1018Ω調定電阻&及溫度補償盤W的電流是1mA，1018 Ω調定電阻R8上電壓1.018V,溫度補償盤W每步進補償電壓50 μ V,當雙刀雙擲開關K擲向右邊，可對外接飽和標準電池進行溫度補償。
[0022]標準工作電 流是這樣確定的:外接飽和標準電池每年到省級計量部門鑒定，獲得一個室溫在20°C時準確值，根據0.1度分辨率的飽和標準電池上溫度計顯示值，對照表格可知飽和標準電池的電動勢，或者每升高1°C減去40μ V進行估算，根據飽和標準電池的電動勢調節溫度補償盤上值與飽和標準電池的電動勢值一致，將雙刀雙擲開關K擲向右邊，通過調節可調電阻Rp1、可調電阻Rp2、可調電阻Rp3使檢流計G指零，這時工作電流就標準化了，為 IOmA0
[0023]電壓測量儀器工作電壓為3V，由于甲電池每節穩定電動勢在1.4V~1.65V之間，為實現電源電壓在1.35V~1.65V均能把電壓測量儀器工作電流調整到標準狀態，取固定電阻Rtl = 60 Ω，可調電阻RPi = 21 X 3 Ω，可調電阻RP2為O~3.2 Ω，可調電阻Rp3為O~
0.15Ω，這樣用兩組甲電池串聯起來就可以作為外接3V工作電源，也可以用外接3V穩壓電
源工作。
【權利要求】
1.一種電壓測量儀器，從電壓測量儀器外接3V工作電源E的正極端鈕經過60Ω電阻R。，由21只3Ω電阻構成的可調電阻Rp1、調節范圍在O~3.2 Ω之間的可調電阻Rp2、調節范圍在O~0.15Ω之間的可調電阻Rp3，再經過五個步進盤回到電壓測量儀器外接3V工作電源E的負極端鈕組成電壓測量儀器工作回路；從外接飽和標準電池En的正極端鈕經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K到1018Ω調定電阻R8，再經過由20只0.05 Ω電阻構成溫度補償盤W到外接飽和標準電池En的負極端鈕組成電壓測量儀器標準回路；用于連接被測量“Ux”的兩個端鈕，正極端鈕經過五個測量盤后，再經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K到負極端鈕組成電壓測量儀器補償回路；其特征在于第一步進盤有測量盤I，它有O、1、2、……23共24個檔位，上面有23只10 Ω電阻，除第O、第I觸點外，其余各檔觸點間連接10Ω電阻一只，第二步進盤各由10只0.1 Ω電阻構成的測量盤II與代換盤ΙI'組成，第三步進盤的測量盤III，第四步進盤的測量盤IV、第五步進盤的測量盤V上的各個觸點與第二步進盤中測量盤II上的對應觸點連接，溫度補償盤W由20只0.05 Ω電阻構成；可調電阻Rp3的低電位一端為電路節點D，節點D分成兩路，一路經過760 Ω電阻R2連接第一個步進盤的測量盤I上第23觸點，測量盤I上第I觸點經過一只10 Ω電阻后與第二步進盤中測量盤II的第O觸點連接點為電路節點A，測量盤I上第O觸點也與節點A連接；另一路經過10 Ω電阻R1后連接電路節點A，測量盤V的金屬接觸環經過1000ΚΩ電阻R3、測量盤IV的金屬接觸環經100KΩ電阻R4、測量盤III的金屬接觸環經過IOK Ω電阻R5都連接于電路節點B，代換盤ΙI'的第10觸點經過999 Ω電阻R6與電路節點B連接，電路節點A經過112.4986 Ω電阻R7連接電路節點B，節點B分成兩路:一路經過1018Ω調定電阻R8再經過溫度補償盤W的20只0.05 Ω電阻到電路節點C，另一路經過113.2222 Ω電阻R9與電路節點C連接，節點C連接電壓測量儀器工作電源負極；用于連接被測量“Ux”的兩個測量端鈕，正極端鈕與測量盤I的金屬接觸環連接，負極端鈕經過兩個常閉觸點之間接有檢流計G的雙刀雙擲開關K后與測量盤II的第10觸點連接。
【文檔編號】G01R19/00GK103777049SQ201110459580
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2011年12月30日 優先權日:2011年12月30日
【發明者】孫笑聲, 雷高賢 申請人:孫笑聲